Ljusets hastighet är en universell fysisk konstant som betecknas med bokstaven c och har ett exakt värde på 299 792 458 meter per sekund i vakuum. Denna hastighet utgör den absoluta hastighetsgränsen i universum enligt Einsteins speciella relativitetsteori.
Inget med massa kan färdas snabbare än ljuset, vilket gör denna konstant till en av de mest fundamentala i modern fysik.
Historiska mätningar av ljusets hastighet
De första vetenskapliga försöken att mäta ljusets hastighet gjordes av den danske astronomen Ole Römer år 1676. Genom att observera förmörkelser av Jupiters månar uppskattade han hastigheten till ungefär 200 000 kilometer per sekund, vilket var anmärkningsvärt nära det korrekta värdet med tanke på dåtidens teknologi.
Under 1800-talet förfinade fysikerna Hippolyte Fizeau och Léon Foucault mätmetoderna och kom fram till ett värde på cirka 300 000 kilometer per sekund. Albert Michelson bidrog senare med ännu mer precisa mätningar som minskade osäkerheten betydligt, vilket lade grunden för vår moderna förståelse av ljusets hastighet.
Ljusets hastighet som en exakt konstant
Sedan 1983 har metern definierats utifrån ljusets hastighet, inte tvärtom. Metern är nu officiellt definierad som den sträcka ljuset färdas i vakuum under 1/299 792 458 sekund. Detta innebär att ljusets hastighet är en exakt konstant utan någon mätosäkerhet.
Denna omdefiniering av metern representerar ett paradigmskifte i hur vi förhåller oss till fysikaliska konstanter. När forskare idag gör precisa mätningar relaterade till ljusets hastighet, förbättrar de egentligen definitionen av metern snarare än att förfina värdet på ljusets hastighet.
Relativitetsteorin och ljusets hastighet
Einsteins speciella relativitetsteori från 1905 bygger på två grundläggande postulat, varav ett är att ljusets hastighet är konstant i alla referensramar. Detta betyder att ljuset färdas med samma hastighet oavsett om ljuskällan eller observatören rör sig.
Denna till synes enkla princip leder till häpnadsväckande konsekvenser som tidsdilatation och längdkontraktion. När ett objekt närmar sig ljusets hastighet, går tiden långsammare för det relativt en stationär observatör, och dess längd kontraheras i rörelseriktningen. Dessa effekter är inte bara teoretiska utan har bekräftats experimentellt.
Ljusets hastighet i olika medier
I vakuum färdas ljus med den maximala hastigheten c, men i andra medier som luft, vatten eller glas rör sig ljuset långsammare. I vatten färdas ljus med ungefär 75% av hastigheten i vakuum, och i glas kan hastigheten sjunka till cirka 67% av c.
Detta fenomen förklarar optiska effekter som refraktion (ljusbrytning) när ljus passerar från ett medium till ett annat. Det är också grunden för Čerenkov-strålning, det blåaktiga sken som uppstår när laddade partiklar färdas genom ett medium snabbare än ljuset i det specifika mediet, vilket är möjligt eftersom partiklarna fortfarande färdas långsammare än ljusets hastighet i vakuum.
